(57)【要約】      （修正有）【課題】表示器上、下視角のグレイ・レベル反転及び色度偏差等の現象を改善した液晶光バルブを提供する。【解決手段】液晶光バルブは前側と後側の液晶がそれぞれ第１の配向と第２の配向の配列とで配列されるツイスト・ネマティック型（ＴＮ）液晶層と、それぞれ該ＴＮ液晶層の前側と後側とに位置する第１及び第２の補償膜と、該第１の補償膜の前側と該第２補償膜の後側に位置し、且つそれぞれ第１及び第２の偏光吸収軸を有する第１及び第２のＰＶＡ膜とを備えてなり、その中、該第１の偏向及び第２の偏向は相互に夾角７０〜１１０度をなし、且つ該第１の偏光吸収軸及び該第２の偏光吸収軸はそれぞれ該第１の配向及び第２の配向と夾角−２０〜２０度又は７０〜１１０度をなし、そして該第１及び第２の補償膜平面上のスロー軸はそれぞれ該第１及び該第２の配向と夾角７０〜１１０度又は−２０〜２０度をなす。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前側（観察者に片寄る側）と後側（バックライト・モジュールに片寄る側）との液晶がそれぞれ第１の配向と第２の配向とで配列されるツイスト・ネマティック型（ＴＮ）液晶層と、
それぞれ前記ＴＮ液晶層の前側と後側とに位置する第１及び第２補償膜と、
前記第１の補償膜の前側と前記第２の補償膜の後側とに位置し、且つそれぞれ第１及び第２の偏光の吸収方向を有する第１及び第２のＰＶＡ膜とを備えてなり、
その中、前記第１の配向及び前記第２の配向はそれぞれ前記ＴＮ液晶層の左上及び右上側（観察者の方向から見る）を指向し、且つ前記第１及び前記第２の偏光吸収方向はそれぞれ該第１及び該第２の配向と略平行し、そして前記第１及び前記第２の補償膜平面上のスロー軸（屈折率が最大な方向）はそれぞれ該第１及び該第２の配向と略垂直となることを特徴とする液晶光バルブ。
【請求項２】
前記第１及び前記第２の補償膜の各方向の屈折率はｎx＞ｎy＞ｎzを満足し、式中ｘ，ｙは該第１及び該第２の補償膜平面上に平行する２垂直方向を指し、ｚは該第１及び該第２の補償膜平面に垂直な方向を表わすことを特徴とする、請求項１記載の液晶光バルブ。
【請求項３】
前記第１及び前記第２の補償膜のｘ−ｙ平面上位相差値は１０〜１００ｎｍの間にあり、及び／又は該第１及び該第２の補償膜のｚ方向位相差値は８０〜３００ｎｍの間にあることを特徴とする、請求項２記載の液晶光バルブ。
【請求項４】
前側（観察者の側）と、後側（バックライト・モジュールの側）との液晶がそれぞれ第１の配向と第２の配向とで配列されるツイスト・ネマティック型（ＴＮ）液晶層と、
それぞれ前記ＴＮ液晶層の前側及び後側に位置し、且つそれぞれ第１及び第２の偏光吸収方向を有する第１の偏光板及び第２の偏光板と、
を備えてなり、
その中、前記第１の配向及び前記第２の配向は前記ＴＮ液晶層の左上及び右上側（観察者の方向から見る）を指向し、且つ該第１及び該第２の偏光吸収方向はそれぞれ該第１及び該第２の配向と略平行することを特徴とする液晶光バルブ。
【請求項５】
前記第１及び前記第２の偏光板の内側（液晶層に近寄る側）は更に第１及び第２の補償膜を備え、その各方向の屈折率はｎx＞ｎy＞ｎzを満足し、式中ｘ，ｙは該第１及び第２の補償膜平面上に平行する２垂直方向を指し、そしてｚは該第１及び第２の補償膜平面に垂直な方向を指し、該第１の補償膜平面上のスロー軸は該第１の配向と７０〜１１０度の夾角をなし、そして該第２の補償膜平面上のスロー軸は該第２の配向と７０〜１１０度の夾角をなすことを特徴とする、請求項４記載の液晶光バルブ。
【請求項６】
前記第１及び前記第２の補償膜のｘ−ｙ平面上の位相差値は１０〜１００ｎｍの間にあり、及び／又は、該第１及び該第２の補償膜のｚ方向の位相差値は８０〜３００ｎｍの間にあることを特徴とする、請求項５記載の液晶光バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示器に関し、特にツイスト・ネマティック型（ＴＮ型）液晶材料を応用とする液晶表示器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示器は近年相当快速に発展された平面表示技術の一つである。液晶表示器が伝統の陰極線管（ＣＲＴ）表示器に比べて軽い、薄い、短小の特性を有しているので、液晶表示器の応用分野はＣＲＴ表示器に比べてはるかに広汎である。例えば、テレビジョン、デスクトップ計算機及びノートブック計算機のモニタ等はいずれも液晶表示器を使用した実施例が見られる。しかしながら、液晶表示器を組成するキーポイントの材料である液晶の材料性質の影響により、液晶表示技術がＣＲＴ表示器に比べて、より輝度、色彩コントラスト、応答速度及び視角等の問題を有する。すなわち、この莫大な市場需要下において、多くの液晶材料性質により引き起こされた技術ネックは正に徐々に改善されつつある。
【０００３】
ツイスト・ネマティック型（ＴＮ型）液晶表示器は一般的な液晶表示技術であり、主にノートブック型コンピュータは中小サイズの液晶表示系統中に利用されている。他の類型の液晶表示器に比べて、ツイスト・ネマティック型（ＴＮ）液晶表示器は製造プロセスがより簡単、価格がより廉価、及びより容易に光学補償を行う等の優位勢を有している。図１は伝統の整合光学補償膜のＴＮ型液晶光バルブを示す図である。図に示すように観察者１’からバックライト・モジュール２’までの間に、該液晶光バルブは順に第１のＰＶＡ膜１０１’、第１の補償膜１０２’、液晶層３００’、第２の補償膜２０２’、第２のＰＶＡ膜２０１’を含み、その中該液晶層３００’の前側（観察者に接近した側）３０１’と後側（バックライト・モジュールに接近した側）３０２’の液晶配向はそれぞれ該表示器の右上側及び右下側（例えば図中の矢印方向Ａ’、Ｂ’）を指向し、該第１のＰＶＡ膜１０１’と第２のＰＶＡ膜２０１’上の偏光吸収軸方向はそれぞれ該液晶層前側３０１’及び該液晶後側３０２’液晶配向と並行（例えば、図中の矢印方向Ｃ’、Ｄ’）し、そして該第１のＰＶＡ膜１０１’と該液晶層３００’との間の第１の補償膜１０２’平面上のスロー軸（平面上の屈折率が最大）は、該第１の配向と互いに並行（例えば図中の矢印方向Ｅ’）し、そして該第２のＰＶＡ膜２０１’と該液晶層３００’との間の第２の補償膜２０２’平面上のスロー軸は、該第２の配向と互いに平行（例えば図中の矢印方向Ｆ’）する。このような構造の組合せにより、このタイプのＴＮ型液晶表示器は該表示器の視角を効果的に改善することができる。
【０００４】
しかしながら、液晶表示器は不同の応用に応じて不同の性能需要がある。例えばデスクトップ型計算機又はノートブック型計算機にあっては、左、右両側の視角を増加することは重要な性能需要ではなく、反対に、多数の使用者はより左右両側の視角範囲を縮小して、他人が両側からスクリーン上のデータを盗視するのを防止できるように希望している。また、他の方面においては、使用者の身長、使用場所又はデスク面の高さの影響により、使用者を一特定の上、下視角で液晶表示器を見なければならない状態にさせる。しかしながら、光学補償を経過していない液晶スクリーンの上下視角上にはグレイ・レベル反転及び色度偏差の現象を発生しやすく、使用者に大きな不便をもたらす。これに加えて光学補償膜のＴＮ型液晶表示器はその効能が主として左右の視角を増加することにあるので、上下視角の角度変化下において、グレイ・レベル反転の現象を効果的に改善することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
要するに、効果的に個人使用の表示スクリーン（例えば、ノートブック型計算機のスクリーン）の上、下視角上の表示効能を改善するために、本発明は表示器上、下視角のグレイ・レベル反転及び色度偏差等の現象を改善する液晶の光バルブ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記本発明の目的とする液晶光バルブは前側（観察者に接近する側）と後側（バックライト・モジュールに接近する側）との液晶がそれぞれ第１の配向と第２の配向とで配列されるツイスト・ネマティック型（ＴＮ）液晶層と、それぞれ該ＴＮ液晶層の前側と後側に位置する第１及び第２の補償膜と、該第１の補償膜の前側と、該第２の補償膜の後側に位置し、且つそれぞれ第１及び第２の偏光の吸収方向を有する第１及び第２のＰＶＡ膜とを備えてなり、その中、該第１の配向と該第２の配向との夾角は７０〜１２０度であり、且つ該第１の偏光吸収軸と該第１配向との夾角は−２０〜２０度であり、そして該第２の偏光吸収軸と該第２の配向との夾角は−２０〜２０度であり、該第１の補償膜平面上のスロー軸（屈折率の最大方向）と該第１の配向との夾角は７０〜１１０度であり、そして該第２の補償膜平面上のスロー軸は該第２の配向と７０〜１１０度の夾角をなす。
【０００７】
上記アイデアによれば、該第１及び該第２の補償膜の各方向の屈折率はｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚを満足し、その中ｘｙは請求項２記載の液晶光バルブに平行しており、そして該第１及び該第２の補償膜平面上の位相差値は１０〜１００ｎｍの間にある。
また上記アイデアによれば、該第１及び該第２の補償膜のｚ方向の位相差値は８０〜３００ｎｍの間にある。
【０００８】
本発明の内容の説明において、該第１及び該第２の補償膜平面上の位相差値Ｒ0と該第１及び該第２の補償膜方向の位相差値Ｒthとはそれぞれ下式のように定義される。
【０００９】
【数１】
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式中、ｎx及びｎyはそれぞれｘ，ｙ方向上の屈折率を表わし、ｄは該膜層の厚さを表わす。
本発明により提供される他種の液晶光バルブは前側（観察者側）及び後側（バックライト・モジュール側）の液晶がそれぞれ第１の配向と第２の配向とで配列されるツイスト・ネマティック型（ＴＮ）液晶層と、それぞれ該ＴＮ液晶層の前側及び後側に位置し、且つそれぞれ第１及び第２の偏向吸収軸を有する第１の偏光板及び第２の偏光板とを備えてなり、その中、該第１の配向と該第２の配向との夾角は７０〜１２０度であり、且つ該第１の偏光吸収軸と該第１の配向との夾角は−２０〜２０度であり、そして該第２の偏光吸収軸と該第２の配向との夾角は−２０〜２０度である。
【００１０】
上記アイデアによれば、該第１及び第２偏光板の内側（液晶層側に片寄る）は更に第１及び第２の補償膜を備え、その各方向の屈折率はｎx＞ｎy＞ｎzを満足し、式中ｘ，ｙは該第１及び該第２の補償膜平面上に平行する２垂直方向を指し、そしてｚは該第１及び該第２の補償膜平面に垂直な方向を指す。
【００１１】
上記アイデアによれば、該第１の補償膜平面上のスロー軸（屈折率が最大の方向）と該第１の配向との夾角は７０〜１１０度であり、そして該第２の補償膜平面上のスロー軸と該第２の配向との夾角は７０〜１１０度である。
請求項７記載の液晶光バルブにおいて、該第１及び第２の補償膜の平面上の位相差値は１０〜１００ｎｍの間にある。
【００１２】
また請求項７記載の液晶光バルブにおいて、該第１の補償膜と該第２の補償膜とのｚ方向の位相差値は８０〜３００ｎｍの間にある。
本発明は次の図示及び詳細な説明により一層深く了解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図２は本発明の液晶光バルブ構造の主要特徴を図示した一具体実施例である。この実施例において、該液晶光バルブの構造は観察者１から底部のバックライト光源２までの間に、順に、第１のＰＶＡ膜１０１、第１の補償膜１０２、液晶層３００、第１の補償膜２０２、第２のＰＶＡ膜を備えてなる。
【００１４】
伝統のＴＮ液晶層の配向方向に対応して、本実施例のＴＮ液晶層３００において、その前側３０１（観察者に片寄った側）の液晶は第１の配向で配列され、該第１の配向は液晶層３００の左上側（例えば図２のＡ方向）を指向している。そしてその後側３０２（バックライト・モジュールに片寄った側）の液晶は第２の配向で配列され、該第２の配向は該液晶層３００の右上側（例えば図２のＢ方向）を指向している。その中、該第１の配向及び第２の配向は夾角７０〜１１０度を呈する。
【００１５】
該第１のＰＶＡ膜１０１は特定方向の偏光を吸収するためにあり、その偏光吸収軸は該液晶層の該第１の配向と夾角−２０〜２０度（例えば図２のＣ方向）を呈する。そして該液晶層３００後側の第２のＰＶＡ膜２０１の偏光吸収軸は該液晶層の該第２の配向と夾角−２０〜２０度（例えば図２のＤ方向）を呈する。
【００１６】
該第１の補償膜１０２は該液晶層３００と該第１のＰＶＡ層１０１との間に位置し、且つ該第１の補償膜１０２平面上のスロー軸（屈折率が最大な方向）は該第１の配向と夾角７０〜１１０度（図２のＥ参照）を呈する。そして該第２の補償膜２０２は液晶層３００と該第２のＰＶＡ層２０１との間に位置し、且つ該第２の補償膜２０２平面上のスロー軸（屈折率が最大な方向）は該第２の配向と夾角７０〜１１０度（図２のＦ参照）を呈する。
【００１７】
本実施例の液晶光バルブは該第２の補償膜２０２と該液晶層３００との間に位置する制御電極４０により印加された電圧を介して、各個画素の液晶光バルブの透光角度及び透光量を制御すると共に、該第１の補償膜１０２と該液晶層３００との間に具備したカラー・フィルター層５０に整合して、各個画素に不同の色彩を発生させるようにしている。そして本発明の主要な特徴は上記の液晶配向（例えば図２のＡ、Ｂ方向）、該第１及び該第２のＰＶＡ層１０１、２０１の偏光吸収軸方向（例えば図２Ｃ、Ｄ方向）、及び該第１及び該第２の補償膜１０２、２０２平面上のスロー軸（屈折率が最大）方向により、該液晶光バルブの上、下視角変化下における光学補償が達成される。
【００１８】
本実施例において、該第１及び該第２の補償膜１０２、２０２の各方向屈折率間の関係はそれぞれｎx＞ｎy＞ｎzである。式中ｘ，ｙは該第１及び該第２の補償膜１０２、２０２平面上に平行する２垂直方向を指し、そしてｚは該１及び該第２の補償膜１０２、２０２の平面に垂直な方向を表す。その中、各該第１及び該第２の補償膜平面上における位相差値Ｒ0は１０〜１００ｎｍの間にあり、そして各該第１及び第２の補償膜のｚ方向の位相差値Ｒthは８０〜３００ｎｍの間にある。該第１及び第２の補償膜平面上の位相差値Ｒ0及びｚ方向の位相差値Ｒthはそれぞれ次のように定義される。
【００１９】
【数２】
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式中、ｎx及びｎyはそれぞれｘ，ｙ方向上の屈折率を表わし、そしてｄは該膜層の厚さを表わす。
次に、図３は本発明による液晶光バルブの他の具体実施例を示す。本実施例において、該液晶光バルブの構造は観察者側よりバックライト・モジュール側まで、順に、第１の偏光板１０、液晶層３００及び第２の偏光板２０を備えてなる。その中、該液晶層３００の前側３０１の液晶は第１の配向を有し、そして該液晶層３００の後側３０２の液晶は第２の配向を有する。該第１及び該第２の配向の方向も、前記図２上のＡ、Ｂ方向に示すように互いに夾角７０〜１１０度を呈する。そして該第１の偏光板１０の偏光吸収軸は該第１の配向と夾角−２０〜２０度をなす。該第２の偏光板２０の偏光吸収軸は該第２の配向と夾角−２０〜２０度をなす。
【００２０】
該第１及び該第２の偏光板１０、２０において、該第１の偏光板１０上は第１の補償膜層１０２と、第１のＰＶＡ層１０１と、第１の保護層１００とにより組成され、そして該第２の偏光板２０上は第２の補償膜層２０２と、第２のＰＶＡ層２０１と、第２保護層２００とにより組成されている。その中、該第１及び該第２の保護層は三酢酸繊維素（ＴＡＣ）材料により構成されている。そして、該第１の補償膜１０２平面上のスロー軸方向は該第１の配向と夾角７０〜１１０度をなし、該第２の補償膜２０２平面上のスロー軸方向は又該第１の配向と夾角−２０〜２０度をなす。該第１及び第２の補償膜１０２、２０２の各方向屈折率間の関係はそれぞれｎx＞ｎy＞ｎzである。式中、ｘ，ｙは該第１及び第２の補償膜平面上に平行する２垂直方向を指し、ｚは該第１及び該第２の補償膜平面に垂直な方向を表示する。その中、各該第１及び該第２の補償膜平面上における位相差値Ｒoは１０〜１００ｎｍの間にあり、そして各該第１及び該第２の補償膜ｚ方向位相差値Ｒthは８０〜３００ｎｍの間にある。
【００２１】
次に図４は本発明の液晶光バルブが上、下、左、右の各視角から見る光学性能関係図である。図に示すように、本発明の液晶光バルブの光学補償は主として縦軸方向（上、下視角の範囲）方向上に集中しており、そして横軸方向（左、右視角の範囲）に対するリフト方面は顕著でない。したがって、本発明は効果的に上、下視角のグレイ・レベル反転及び色彩上の差異を改善でき、個人使用のノートブック型コンピュータ及びパソナル・コンピュータの表示器等に応用されることに適合する。
【００２２】
上記実施例は本発明の技術的手段をより具体的に説明するために挙げたもので、本発明の技術的思想は決してこれに限定されるものでなく、添付請求項の範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加等はいずれも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の光学補償膜を整合したＴＮ型液晶表示器の液晶光バルブ構造の見取図である。
【図２】本発明の上、下視角を補償するＴＮ型液晶光バルブ構造の見取図である。
【図３】本発明の上、下視角を補償するＴＮ型液晶光バルブの膜層構造図である。
【図４】本発明の上、下視角を補償するＴＮ型液晶表示器の各方向の性能表示関係図である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・観察者  ２・・・バックライト・モジュール  １０・・・第１の偏光板  ２０・・・第２の偏光板  １００・・・第１の保護層  ２００・・・第２の保護層  １０１・・・第１のＰＶＡ膜  １０２・・・第１の補償膜  ３０１・・・液晶層前側  ３０２・・・液晶層後側  ３００・・・液晶層  ２０２・・・    第２の補償膜  ２０１・・・第２のＰＶＡ膜  ４０・・・制御電極  ５０・・・    カラー・フィルター層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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